Составление таблицы термодинамических данных.

Содержание.

1. Формулировка задачи…………………………………………………….……..3

2. Составление таблицы термодинамических данных……………………….….3

3. Расчет изменения теплоемкости ()……………………………………..4

4. Расчет изменения энтальпии ()…………………………………………5

5. Расчет изменения энтропии …………………………………………..7

6. Расчет изменения энергии Гиббса …………………………………...9

7. Расчет константы равновесия…………………………………………………10

8. Расчет равновесия константы газовой фазы………………………………….11

Список литературы

Расчет химического равновесия по табличным термодинамическим данным.

Формулировка задачи.

Рассчитать изменение функций (); (); (); () и () для формулы:

III + +

в интервале температур 400-800 К по термодинамическим данным табл.№1

Построить графики этих функций с температурным шагом 50 градусов. Проанализировать изменения функций при росте температуры. Общее давление равно 1атм. Сделать заключение.

Составление таблицы термодинамических данных.

Таблица №1. Термодинамические данные веществ реакции III

В-во	Фаза	(298, i), кДж/моль	(298, i), Дж/ моль	ф-п K	Ф-п (i) кДж/моль	Коэффициент ур-я Дж/моль K
а	в	с	д
PbS	тв	-94,2	91,27		36,43	44,631	16,412	-	-
H2	г		130,6	-	-	27,72	3,39	-	-
Pb	тв		64,354	600,6	4,777	23,61	9,63	-	-
Pb	ж	-	-		177,9	32,45	-3,056	-	-
H2S	г	-20,1	205,57	-	-	29,391	15,407	-	-

Табличные данные показывают, что в интервале температур 400-800 K происходит переход свинца из твердого состояния в жидкое при температуре 600 K. Следовательно, расчету подлежат две химические реакции:

IV 400-600 K

V 600-800 K

3. Расчет изменения теплоемкости ( ).

Изменение теплоемкости () реакций (IV) и (V) определяются уравнениями (5) и (6) [1*, c.6].

Подставляем в них температурные данные

для реакции (IV):

(1) = -19,35+5,235 , Дж/К;

для реакции (V):

(2) = – 10,51 – 7,451 (), Дж/К.

Сравнивая уравнения (1) и (2) видим, что переход вещества из твердого состояния в жидкое приводит к изменению термодинамической характеристики реакции. Расчет по формулам (1) и (2) представим в таблице №2 и графиком (рис.1).

Таблица №2. Расчетные значения и реакции (III)

, К	-19,35	5,235 T	, Дж/К
	-19,35	2,094	-17,256
	-19,35	2,356	-16,994
	-19,35	2,618	-16,733
	-19,35	2,879	-16,471
	-19,35	3,141	-16,209

, К	-10,51	-7,451 T	, Дж/К
	-10,51	-4,471	-14,981
	-10,51	-4,843	-15,353
	-10,51	-5,216	-15,726
	-10,51	-5,588	-16,098
	-10,51	-5,961	-16,471

Рисунок 1.Зависимость изменения теплоемкости реакции (III) от температуры

4. Расчет изменения энтальпии ( ).

Изменение энтальпии описывается уравнением (7) [1, c.6]. Представляем общее уравнение двумя частями для реакций (IV) и (V):

для интервала 400-600 К.

По уравнению (9) определяем [1, c.6]:

(3)

= – 20,1 – (– 94,2) = 74,1 кДж

= 74100 + = 74100 – 19,35( -298) + 5,235 () = 79401 – 19,35 + 5,235

Для интервала 600-800 К:

= 70932 + 4777 = 70932 + 4777 – 10,51 (T – 600) – 7,451 ( = 84698 – 10,51 T – 7,451

Представим расчет таблицей (таблица №3) и графиком (рис.2)

Таблица №3. Расчетные значения реакции (III)

Т, К		-19,35 Т	5,235	, Дж
		-7740
		-8708
		-9675
		-10643
		-11610

Т, К		-10,51 Т	-7,451	, Дж
		-6306	-4471
		-6832	-4843
		-7357	-5216
		-7883	-5588
		-8408	-5961

Рисунок 2. Зависимость изменения энтальпии реакции (III) от температуры

Из рисунка 1 видно, что с ростом температуры не меняет свой знак на всем протяжении, поэтому убывает. В точке разрыва (Т = 600К) меняется скачком.

5. Расчет изменения энтропии

Изменение энтропии реакции описывается уравнением (8) [1; c.6]. Представляем общее уравнение двумя частями для реакции (IV) и (V).

Для интервала 400-600 К

по уравнению (10) [1, c.7] определим

= 64,354 + 205,57 – 91,27 – 130,6 = 48,054 Дж/К

= 48,054 + = 48,054 – 19,35(ln T – ln298) + 5,235 (T – 298) = 156,733 – 19,35ln T + 5,235 T

Для интервала 600-800 К

= 36,093 + 7,962 + = 36,093 + 7,962 – 10,51(ln T – ln600) – 7,451 (T – 600) = 115,757 – 10,51ln T – 7,451

Расчеты представим таблицей №4 и графиком (рис.3)

Таблица №4. Расчетные значения реакции (III)

К	156,733	-19,35ln T	5,235 T	, Дж/К
	156,733	-115,935	2,094	42,892
	156,733	-118,214	2,356	40,875
	156,733	-120,253	2,618	39,098
	156,733	-122,097	2,879	37,515
	156,733	-123,781	3,141	36,093

К	115,757	-10,51 ln T	-7,451	, Дж/К
	115,757	-67,232	-4,471	44,055
	115,757	-68,073	-4,843	42,841
	115,757	-68,852	-5,216	41,690
	115,757	-69,577	-5,588	40,592
	115,757	-70,255	-5,961	39,541

Рисунок 3. Зависимость изменения энтропии реакции (III) от температуры

Сравним графики функций 2 и 3. Видим, что поведение обеих функций и при изменении температуры подобно.

6. Расчет изменения энергии Гиббса

Изменение энергии Гиббса реакции (III) описывается уравнением (3) [1, c.5]

Расчеты представим в виде таблицы №5 и графиком (рис.4)

Таблица №5. Расчетные значения реакции (III)

T, К				, Дж
		42,892
		40,875
		39,098
		37,515
		36,093
		44,055
		42,841
		41,690
		40,592
		39,541

Рисунок 4. Зависимость изменения энергии Гиббса реакции (III) от температуры